我最初使用 3 个表示对象原点、前向和向上方向的向量将对象原点和方向存储在 3D 空间中。
为了应用到模型视图矩阵堆栈的正确变换，我使用这三个向量组成仿射变换矩阵。
平移是微不足道的，但是通过构建正确的旋转矩阵（取决于旋转的角度和轴）并将其应用于这 3 个向量来应用旋转。
我将这种方法用于大量对象，并且旋转/仿射矩阵的组合导致了性能瓶颈。
我想知道是否有更明智/有效的方式来存储方向？
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我最初使用 3 个表示对象原点、前向和向上方向的向量将对象原点和方向存储在 3D 空间中。
或者换句话说：您正在存储一个 3×3 矩阵。OpenGL 使用的矩阵是一样的，虽然它们是 4×4，但唯一的区别是，元素 4,4 总是 1，元素 0...3,4 都是 0，并且第一列 0,0...3 是 forward 和 up 的叉积，通常称为right。
这实际上是在 3D 空间中表示对象放置的最简洁和直接可访问的方式。您可以通过执行单个矩阵乘法来应用任何类型的转换。
另一种方法是使用四元数和偏移向量。但是，如果您希望您的对象是可翻译的，则必须将四元数转换为矩阵（或者您可以为转换层次结构链接许多平移/旋转配对，但使用矩阵实际上会导致更少的开销）。
于 2012-05-08T19:26:30.333 回答
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除了内存，是什么阻止您存储整个 4x4 仿射矩阵？
更好的是，ISTR 表示，如果数组被标准化，底行通常是 [0, 0, 0, 1]这样，您只需要存储前三行。
于 2012-05-08T18:04:23.613 回答
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四元数可能是存储方向的最自然/最有效的方式（它在所有方面都应该比前向/向上向量更好）。四元数需要存储 4 个值，需要 10 次乘法和 15 次加法才能转换为 3x3 旋转矩阵——不需要除法或超越函数。
如果您特别需要空间，您可能只能使用 3 个值，因为您可以从其余三个稳健地生成单位四元数的第一个元素。这将需要额外的 3 次乘法、3 次加法和一个平方根（这也有点棘手，因为您需要确保第一个元素是非负的......）
于 2012-05-09T21:34:01.903 回答
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在当前 GPGPU 上，四元数转换可能比 Matrix 更快，其中对全局内存的访问比对本地内存的访问要慢得多。根据此表，您计算了两倍，但需要获取不到一半的内存。
渲染将顶点着色器制服存储为本地内存，这里唯一合理的是使用矩阵。
于 2012-05-09T15:11:00.457 回答